关于机器人如何自我编程？

几十年来（lái），机器（qì）人技术的故事（shì）一直是一样（yàng）的：您需要大量的批量生产才能获得任何（hé）收益。在（zài）许（xǔ）多领域，机（jī）器人（rén）技术一直是（shì）仅限于（yú）大（dà）规模制造商的游戏，而任何生产各种SKU的商店都被排除在外。

高产品组合（hé）的制（zhì）造商避免在许多应（yīng）用中（zhōng）使（shǐ）用机器人（rén）。造（zào）成这种情（qíng）况的（de）主（zhǔ）要原因不（bú）是机（jī）器人本身的成本（běn），而是适应（yīng）机器人环境（定位夹具）的成本（běn）以及（jí）对其编程的成本。

大多数高产品组合环境不（bú）断变（biàn）化。可移动的夹具，错误地挂在传送（sòng）带上的物体（tǐ）或任何侧向放（fàng）置（zhì）的设备都（dōu）可能使传统编程（chéng）的机器人完全（quán）无法进入。价值50,000美元（yuán）的机器人可能只（zhī）为一项任务（wù），零件或操作就需要15万美元或更（gèng）多（duō）的集成（chéng）成本（běn）。如果（guǒ）应（yīng）用程序需要（yào）复杂的零件或批次（cì）更（gèng）改，则成本可能会激增。

这并（bìng）没有阻止（zhǐ）制造（zào）商开展工作，但是（shì）随着技术工（gōng）人不断面临的挑战（zhàn），机器人（rén）技术的成本必须快速下降，其中包括编程成本。大多（duō）数机器人都（dōu）定位（wèi）在六个轴上，需（xū）要对它们进（jìn）行（háng）编程说明。这包括每个机器人（rén）关节的位置和机（jī）械限（xiàn）制。在（zài）大多数情况下（xià），指（zhǐ）令必须精确到（dào）毫米。

但是，借助人工智能（néng）（AI），对于（yú）高产品组合的制造商来说，自（zì）动化（huà）的成（chéng）本效益方程可（kě）能会（huì）发生巨大变化（huà）。那是因为现在有些（xiē）机器人（rén）正（zhèng）在（zài）有（yǒu）效地自我编程

“什么”与（yǔ）“如（rú）何”

假设您要一位同事在休（xiū）息后的回程中为您买咖啡，对于一个人来说（shuō），非常容易。但是对于（yú）机器人来说，您（nín）需要特定的说明（míng）：“走进这扇门，沿着90英尺的高度（dù）走下去，走几分钟，然（rán）后回去，在最左边拿一（yī）杯咖啡在柜台的另一边，沿（yán）着90英（yīng）尺的大（dà）厅（tīng）往（wǎng）回（huí）走，重新进入工作区，然（rán）后把（bǎ）咖啡（fēi）放到我手中（zhōng）。”并且（qiě），如（rú）果（guǒ）自您上次看到咖啡机以（yǐ）来一直有人移动咖啡机，则（zé）操作将失败（bài）。

近年来，制造（zào）商（shāng）已通过以下三（sān）种方式之一对机（jī）器人（rén）进行了编程：使用示（shì）教器进行顺序编程，运动（dòng）学操纵以（yǐ）及离线（xiàn）编程。示教器的进步（bù）已经尝试使机器人编（biān）程更加（jiā）直观。通过运（yùn）动学操作，操作员可以（yǐ）物理定位机器人并记录位置（zhì），从而使情况变得容（róng）易一（yī）些（xiē）。尽管程序确实需要考虑（lǜ）速度和机器人的（de）机械限制，但还是（shì）从中得出了路径。离（lí）线编程和仿真可以节省车间编程时间，但是操作员会花时间进行验证，重写和修改程序，以（yǐ）解决仿真环境与实（shí）际环境之间的差异。

在所有（yǒu）这些情（qíng）况下（xià），程（chéng）序（xù）员都在（zài）告（gào）诉（sù）机器（qì）人“如何（hé）”执行（háng）其（qí）任务-像（xiàng）获取咖（kā）啡的（de）详（xiáng）细说明（míng）一样（yàng）。自编程（chéng）机器人技术（shù）采用根本不（bú）同的方（fāng）法。无（wú）需告诉他们如何做。相反，只需要告诉他（tā）们“做什么”即可（kě）。

什么是自（zì）编程（chéng）机（jī）器（qì）人？

自编程机器人会自动（dòng）生成任务计划。它感知环境，在可能的范围内（nèi）了解过（guò）程约（yuē）束（shù），然后在不需（xū）要人（rén）工干预的情（qíng）况下（xià）执行任务。

与传统的工业自动化不同，自编程机器人被赋予特定（dìng）的“目标”，例如任务（wù）描述，例（lì）如（rú）“油漆该表（biǎo）面”。AI会考虑（lǜ）机器（qì）人的规格和限制，例如（rú）允许移动（dòng）的速度以及正在处（chù）理的对象的位置（zhì）；然后，它会实时为每（měi）个零件创建（jiàn）有（yǒu）效的计划（huá）。

机器人（rén）在航（háng）空航（háng）天零件上进行粉末喷（pēn）涂，并在其旁（páng）边显示（shì）了对同（tóng）一过程的（de）仿真-所有这些过程都是实时自动编（biān）程的。照片由Omnirobotic提供

自编程（chéng）机器人使用（yòng）人类眼睛的方（fāng）式（shì）相同，它使用3D视觉感知对象前方的各个方面，例如对（duì）象的形状，大（dà）小和相对（duì）位置。机器（qì）人将所有这（zhè）些（xiē）信息与（yǔ）分配的任务（wù）相关联，然后使用基于AI的算（suàn）法对（duì）信息进（jìn）行解释，并找出实（shí）现目标的最有效途径。这可（kě）能包括物体运（yùn）动的情况，例如钩（gōu）在连续（xù）移动的（de）输送线上的钣金零件。

当机器人为任务生成（chéng）自（zì）己（jǐ）的程序（xù）时，它将使（shǐ）用（yòng）来自3D视（shì）觉（jiào）（环境的“数字孪（luán）生”）的信息来（lái）验（yàn）证（zhèng）计划的（de）每（měi）个部分（fèn）。这种（zhǒng）AI的运作方式类似于熟练的操作员如（rú）何（hé）使用其眼睛和大脑。它适应于其（qí）前（qián）面的（de）对象的位置，方向和形状的变化。

喷（pēn）涂工艺的潜力

高产品组合制（zhì）造商可以在（zài）各种（zhǒng）操作中（zhōng）部（bù）署自编程（chéng）机器（qì）人。例如（rú），这种（zhǒng）机器人现在被用于喷涂航（háng）空零件。

一般而（ér）言，喷（pēn）涂（tú）工艺是自编程机器人技术（shù）进入市（shì）场的最快途（tú）径。粉末涂料，液体喷涂，喷丸，喷（pēn）砂（shā），热喷涂和点胶均适用（yòng），主要是（shì）因为在几毫（háo）米范（fàn）围内就可以依靠视觉传（chuán）感器（qì）和（hé）机器（qì）人精（jīng）度（dù）。特别是对（duì）于粉末涂（tú）料和（hé）液体喷涂，自（zì）编程机器人首先投入使用（yòng），因为对解（jiě）决方（fāng）案的需求是如（rú）此（cǐ）之（zhī）高。

对于工业喷漆和粉末涂（tú）料，挑战是（shì）三（sān）重的：如何实现高质量的（de）输出，如何限制昂贵的返工（gōng）并保护工人的健康和（hé）安全？随（suí）着工作的进（jìn）行，工人（rén）不仅变得疲倦，而且视力和准确性也下降，工作的（de）一致性也受到影响。返工成（chéng）本可能很高，有（yǒu）时足以使整个批次无利可（kě）图。如果不遵循正确的（de）安全性和人体工程学规（guī）范，则在（zài）某些工业（yè）喷漆和粉末涂料环境中长期（qī）使用可能（néng）会导致呼吸系（xì）统疾病，整形（xíng）外科挑（tiāo）战和慢性疼痛。

对于自编程机器（qì）人，一旦设置了视觉传感（gǎn）器，只要接受定期维（wéi）护，其精度就（jiù）不会（huì）降低到其校准值以下，这不超过大多数工业机器人所需的有（yǒu）限维护。机（jī）器（qì）人无需（xū）戴（dài）口罩或使用空气过滤系统，并且它们不会长期滋（zī）生（shēng）困扰（rǎo）许多熟练工人的疾（jí）病。

当今的传（chuán）感器（qì）可以克服照明和反（fǎn）射率方面的挑战，并且（qiě）机器人可以以高线速度运行，并且可以将各种零件放置在任何方向（xiàng）上。自编程机器人（rén）使用（yòng）启发式方法来确定其喷涂（tú）的涂料量和（hé）产生的覆盖量。目的是用最少的粉末浪费获得尽（jìn）可能一致的（de）光洁度。

液体绘（huì）画确实（shí）增加了一（yī）些额外的复杂性。例如，如果机器人暂停（tíng）或反复（fù）经过某（mǒu）个地点，则系统必（bì）须考虑油（yóu）漆滴落的风险（xiǎn），这最终（zhōng）成为一个附加变量。但是（shì），一旦考虑了此变量，机器人就可以实现高一致性，精度和可重复（fù）性。

除了基于喷雾的（de）应用程序（xù）之外，自编程（chéng）机器（qì）人可（kě）以（yǐ）做什（shí）么也没（méi）有任何（hé）限制。还有要（yào）做的更多工作。传感器（qì），夹具和其他组件必须（xū）具有成本效益，制（zhì）造商需要能（néng）够（gòu）快速部署这些机器人系统。

例如，诸如焊接，研磨和抛光之类的接触过程比诸如（rú）喷漆（qī）或粉末涂料（liào）之类的喷涂过程需要更高的（de）精度。这仅意味着需要设（shè）计其他（tā）解决方案。即便（biàn）如（rú）此，自编程机器（qì）人的原（yuán）理（lǐ）仍然存（cún）在。

粉末（mò）涂料是自动化的成熟（shú）应用，因为（wéi）它涉及到将工人放置在（zài）经过多（duō）年暴露会（huì）导致健康（kāng）问题的环境中。盖蒂图片社（shè）

大批量/小批量生产（chǎn）的AI

通过使AI发挥作用（yòng），制造商可（kě）以（yǐ）使许多重复性最高，参与度最低的任（rèn）务实现自动化，而这些任务仍然需要人工（gōng）水（shuǐ）平，知识（shí）和诀窍。油漆和粉末涂料（liào）只是许多示例中（zhōng）的第一（yī）个。

没（méi）有人会从抑制（zhì）自动化中受益，但是（shì）出于自身利益（yì）考虑，自动（dòng）化也不一定具（jù）有成本（běn）效益。第一步是识别并验证操作中最繁琐，重（chóng）复和危险（xiǎn）的（de）工作（zuò）实际上是否可以自动化。通过在（zài）这种情（qíng）况下使用机器人并提供解（jiě）决（jué）方案，制造商可（kě）以将其自动化工作发展到包（bāo）括整个单（dān）元（yuán）和生产线（xiàn）。随着这种过渡（dù）的发生，公司（sī）将看到现有员工可以填补空白，发挥自己的想（xiǎng）法（fǎ）并帮助产（chǎn）生更好（hǎo）的结果的地（dì）方。

在所有这些方面，自（zì）编程机器人技术（shù）可以（yǐ）发挥关（guān）键（jiàn）作用。这种新型的自动化将帮（bāng）助释放资源，并使制造商更（gèng）有效地（dì）进行生（shēng）产，而所有（yǒu）这些都无需重新设计设施就可以首先安装（zhuāng）机器人。